## JURNAL PENDIDIKAN DAN APLIKASI INDUSTRI
Vol. 10 No. 2 2023 : 134 - 143 p-ISSN : 0126 – 4036    e-ISSN : 2716 – 0416

## Kemampuan Partikel KMnO
4 Teremban Dalam Karbon Aktif Tempurung Kelapa Sawit Terhadap H 2 S Dalam Reaktor Biogas Unggun Tetap

## Suhirman
Teknik Kimia, Sekolah Tinggi Teknologi Fatahillah, Cilegon, Indonesia)
suhirmansttfcilegon@gmail.com

## Abstrak
Biogas  merupakan  bahan  bakar  kaya  gas  metana  yang  dihasilkan  oleh mikroorganisme  an-aerob  berbahan  organik  seperti  biomassa.  Biomassa yang  dapat  dimanfaatkan  adalah  limbah  buah-buahan  (pasar  Gamping Yogyakarta-Indonesia).  Permasalahan  dalam  biogas  yaitu  gas  H 2 S  yang bersifat toksik, menyebabkan korosi pada alat biogas, menurunkan efesiensi pembakaran  dan  menyebabkan  hujan  asam.  Tujuan  penelitian  adalah penghilangan gas H 2 S didalam reaktor biogas unggun tetap menggunakan 20%  KMnO 4 yang  diembankan  ke  dalam  karbon  aktif  tempurung  kelapa sawit  dikenai  pra-perlakuan  oksidasi  menggunakan  H 2 O 2 (20%2KMnO4- KATKS- H 2 O 2 ). Biogas berbahan limbah buah-buahan dari pasar Gamping dialirkan  ke  dalam  reaktor  unggun  tetap  berisi  partikel  20%KMnO 4 - KATKS- H 2 O 2 untuk diokasidasi gas H 2 S. Variasi pertama H 2 S bercampur nitrogen pada 3 suhu yaitu 30°C, 40°C dan 50°C. Variasi kedua yaitu massa KMnO4 divariasikan 4 gram, 4,5 gram dan 5 gram. Hasil penelitian gas H 2 S di  dalam  reaktor  unggun  tetap  dengan  temperatur  tidak  dikontrol;  30°C; 40°C; 50°C   konsentrasinya menurun secara berturut turut 98,48%; 98,7%; 98,45% dan 98,36%. Gas H 2 S yang konsentrasinya 20 ppm dalam reaktor biogas unggun tetap mengalami penurunan dengan variasi 4 gr, 4,5 gr dan 5 gr secara berturut-turut yaitu 70%; 85%; 90%.
Kata Kunci : Biogas; H 2 S; KMnO 4 ; KATKS; Unggun tetap

## Abstract
Biogas  consists  mainly  of  methane  from  activities  of  an-aerobic microorganisms. Biogas made from organic matter such as biomass (fruit waste)  such  as  those  in    Gamping  market  in  Yogyakarta-Indonesia. Problems in biogas is the content of H 2 S gas which in certain quantities is toxic, causing corrosion of the biogas apparatus and reducing combustion efficiency. The aim of the study was to remove H 2 S gas in a fixed bed biogas reactor using 20% KMnO 4 impregnation on activated carbon of palm kernel shells  was  pre-oxidation  treatment  using  H 2 O 2 (20%  2KMnO 4 -KATKS- H 2 O 2 ). Biogas flowed into fixed bed reactor was containing 20% 2KMnO 4 - KATKS-H 2 O 2 particles  to  oxidize  H 2 S  gas.  The  first  variation  is  at  3 temperatures  used  30,  40  and  50°C.  The  second  variation  is  the  mass  of KMnO 4 are 4gr, 4.5 gr and 5 gr. Research results of H 2 S gas in a fixed bed reactor with uncontrolled; 30°C; 40°C; 50°C the concentration decreased successively  98.48%;  98.7%;  98.45%  and  98.36%.  H 2 S  gas  with  a concentration  of  20  ppm  in  a  fixed  bed  biogas  reactor  decreased  with variations of 4 grams, 4.5 grams and 5 grams respectively, namely 70%; 85%; 90%.
Keywords : Biogas, H2S, KMnO4, KATKS, Fixed be

## Article History:
Received 24 Agustus 2023
Revised 13 September 2023 Accepted 03 Oktober 2023 Available online 04 Oktober 2023

## 1. Pendahuluan
Energi  merupakan  salah  satu  kebutuhan  dunia,  bahkan  di  Indonesia  menjadi  perhatian pemerintah  dalam  pengembangannya.  Energi  fosil  yang  tidak  dapat  diperbaharui  beralih  pada pengembangan  energi  baru-terbarukan  seperti  energi  yang  disediakan  alam  yaitu  energi  bayu,  panas bumi, ombak, sinar matahari dan air terjun. Salah satu energi yang bersumber dari biomassa dan organik menjadi  kajian  menarik  untuk  diubah  menjadi  biodiesel,  bioetanol,  briket,  serta  biogas.  Salah  satu pengembangan  energi  baru  terbarukan  yang  terus  dikembangkan  karena  potensinya  adalah  biogas (Ariyanto et al., 2019)
Biogas merupakan salah satu energi yang bisa digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi di Indonesia dengan  pertimbangan  bahan  baku  yang  melimpah  dan  bervariatif  serta  dapat  diperbaharui (Watanabe & Sholl, 2020). Salah satu sumber bahan baku biogas di Indonesia adalah biomassa, limbah organik, limbah pertanian, limbah pasar, gulma, limbah cair industri (seperti molase pabrik gula), dan limbah kotoran hewan (Deng et al., 2018).
Menurut  kementerian  lingkungan  hidup  bahwa  sumber limbah  tidak  terkelola  hingga  40,61% dimana  17,2%  adalah  sampah  pasar  tradisional.  Penelitian  yang  dilakukan  oleh  dinas  pertanian  dan ketahanan  pangan  Yogyakarta  pada  tahun  2020  bahwa  limbah  organik  dari  pasar  tradisional  secara umum  mengandung  karbon  (C)  sebesar  38,23%,  nitrogen  (N)  sebesar  2,25%,  fosfor  sebesar  1,15%, kalium  (k)  sebesar  2,43%  dan  kadar  air  (H 2 O)  sebesar  53,85%.  Berdasarkan  ketersediaan  limbah organik  pasar  tradisional  dan  kandungannya  maka  sangat  berpotensi  diolah  menjadi  biogas  karena mengandung komponen karbon dan nitrogen
Salah satu  plant  biogas yang  telah  dikembangkan  berbahan  biomassa  limbah  buah  adalah  dari pasar Tradisonal Gemah Ripah di Yogyakarta oleh Universitas Gadjah Mada. Hasil dari plant biogas tersebut adalah listrik sebanyak 550 kWh/hari. Dalam satu hari mengolah limbah buah sebanyak 4 ton. Salah satu permasalahannya adalah masih mengandung gas hidrogen sulfida yang belum di- treatment dari pengolahan sampah pasar tradisional pada umumnya mengandung metana (CH 4 ) 54-70%, karbon dioksida (CO 2 ) 27-45%, nitrogen 3-5%, hidrogen 1%, karbon monoksida 0,1%, oksigen 0,1% dan hidrogen sulfida 0,1%. Dalam kandungan Biogas terdapat gas hidrogen sulfida yang relatif sedikit namun perlu dihilangkan karena bersifat racun bagi manusia dalam konsentrasi rendah ataupun tinggi, menyebabkan karat pada peralatan biogas, mengurangi efesiensi pembakaran, dan merusak lingkungan jika dilepas ke udara yaitu hujan asam serta berbau (Cao et al., 2019)
Teknologi penghilangan gas H 2 S dari biogas pernah dilakukan menggunakan aerob bioabsorber, permasalahannya  relatif  mahal  dalam  perawatannya  serta  kurang  optimal  (San-Valero  et  al.,  2019). Metode  penghilangan  gas  hidrogen  sulfida  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  adsorpsi  logam, permasalahannya  adalah  logam  tersebut  menjadi  karat  sehingga  kurang  efektif  (Wang  et  al.,  2019). Penghilangan  gas  H 2 S  dilakukkan  dengan  menggunakan  karbon  aktif  namun  masih  kurang  optimal (Hernando et al., 2019) dan penghilangan menggunakan KMnO 4 dalam fase cair masih menghasilkan limbah sekunder.
Potensi  penghilangan  hidrogen  sulfida  yang  terbaru  menggunakan  KMnO 4 dalam  fase  padat karena  mampu  mengoksidasi  dengan  efektif.  Hal  tersebut  dikarenakan  KMnO 4 bersifat  sebagai oksidator kuat. Pengoptimalannya adalah dengan mengubahnya ke dalam bentuk nano partikel karena dalam  bentuk  makro  cenderung  memiliki  luas  area  yang  rendah  sehingga  efektifitas  oksidasi  gas hidrogen sulfida kurang optimal. Tidak dapat dilakukan dengan cara hanya ditumbuk secara fisik karena akan  teraglomersi  kembali,  maka  selanjutnya  perlu  dilakukan  dengan  cara  diembankan  ke  dalam partikel berpori (nano poros material) seperti zeolite, karbon aktif, tanah liat, dan alumina melalui proses impregnasi (Suhirman et al., 2021).
Dengan  cara  mengimpregnasikan  partikel  nano  KMnO 4 ke  dalam  poros  material  karbon  aktif tempurung kelapa sawit yang dikenal ( Nano-confinement KMnO 4 ) maka potensi penghilangan hidrogen sulfida lebih tinggi karena luas areanya yang tinggi. Secara pencemaran lingkungan metode ini tidak menghasilkan limbah dari prosesnya karena dapat dijadikan pupuk. Dimana sulfur di dalam tanah bisa dimanfaatkan  tanaman.  Penelitian  tersebut  fokus  menggunakan  jenis  reaktor  batch  berisi  gas  H 2 S dengan nitrogen yang menghasilkan oksidasi kurang dari 60% serta tidak sampai menghitung konstanta laju reaksi pada berbagai temperatur.
Perlakuan yang dapat dilakukan agar karbon aktif tempurung kelapa sawit sebagai objek yang dikenai partikel  nano  KMnO 4 dapat  diimpregnasi  dengan  baik  maka  dilakukan  dengan cara  oksidasi menggunakan H 2 O 2 . Menurut penelitian Gomez pada 2013 bahwa karbon aktif memiliki gugus C=C
yang mengakibatkan karbon aktif bersifat hidrofobik, H 2 O 2 yang dikenai dapat merusak ikatan tersebut yang  membentuknya  menjadi  suka  air  (Hidrofilik)  karena  adanya  penambahan  gugus  oksigen  (De Crisci et al., 2019).
Penelitian ini memiliki tujuan pertama untuk membuat nano-confinement KMnO 4 dengan cara mengimpregnasikan  partikel  nano KMnO 4 ke  dalam  material  berpori  karbon  aktif  tempurung  kelapa sawit  yang  telah  dikenai  perlakuan  oksidasi  menggunakan  H 2 O 2 (Zheng  et  al.,  2019).  Tujuan  kedua yaitu mengetahui penurunan kandungan gas H 2 S pada biogas berbahan limbah buah pasar Gemah Ripah Yogyakarta menggunakan reaktor unggun tetap.
Teknologi nano-confinement KMnO 4 yang dalam penelitian ini dinamai 20%KMnO 4 -KATKS- H 2 O 2 yang diuji secara langsung secara kontinyu pada reaktor biogas unggun tetap untuk mengurangi hidrogen sulfida  (Zheng  et  al.,  2018). Sehingga  biogas yang  dihasilkan  dapat  terbebas dari  senyawa yang bersifat korosif.
Dalam  penelitian  yang  dilakukan  oleh  beberapa  peneliti  sebelumnya  bahwa  kecenderungan penghilangan gas H 2 S dilakukan pada campuran sampel gas H 2 S dengan nitrogen atau belum ada yang melakukan secara kontinyu dalam reaktor unggun tetap. Penelitian terbaru oleh Suhirman dan kawan- kawan pada tahun 2020 menggunakan material berpori limbah tempurung kelapa sawit, kelemahannya baru sampai menggunakan reaktor batch dengan sampel gas H 2 S namun belum melakukan sampai pada uji coba secara langsung dalam reaktor biogas unggun tetap yang beroperasi secara kontinyu untuk diuji kemampuan oksidasinya.

## 2. Bahan dan Metode

## 2.1  Lokasi Penelitian
Penelitian  dilakukan  pada  lokasi  Laboratorium  Polimer  Universitas  Gadjah  Mada, Laboratorium  Plant  Biogas,  pasar  Gemah  Ripah  Yogyakarta  dan  LPPM  Universitas  Gadjah  Mada, serta Laboratorium Operasi Teknik Kimia Sekolah Tinggi Teknologi Fatahillah Cilegon.

## 2.2 Variasi Penelitian
Dalam penelitian Suhirman dan kawan-kawan pada tahun 2020 telah memvariasikan oksidasi material pengemban karbon aktif tempurung kelapa sawit (KATKS) menggunakan H 2 O 2 , ozon basah, dan ozon kering. Memvariasikan massa partikel KMnO 4 yang diembankan pada KATKS yaitu 5%, 10%, dan 20%. Penelitian tersebut dilakukan hanya sampai kondisi batch dan gas H 2 S yang dioksidasi dalam campuran  dengan  nitrogen.  Dalam  penelitian  ini melanjutkan  dari  hasil  variasi  terbaik  untuk diaplikasikan pada sumber gas H 2 S dan jenis reaktor berbeda serta kondisi yang berbeda. Penelitian ini  memiliki  kebaruan  dengan  menggunakan  bahan  yang  dioksidasi  gas  H 2 S  pada  biogas, menggunakan proses oksidasi secara kontinyu, dan dalam reaktor unggun tetap.

## 2.3 Bahan
Biogas  berbahan  limbah  buah-buahan  berasal  dari  pasar  Gemah  Ripah  Yogyakarta  dengan konsentrasi 20 ppm gas H 2 S, karbon aktif tempurung kelapa sawit berasal dari bahan Jambi-Indonesia, KMnO 4 yang  memiliki  kemurnian  99%  katalog:  1.05082.0250  merck  KgaA  yang  diperoleh  dari Darmstadt-Jerman, dan H 2 O 2 50% dari PT. Peroksida Indonesia Pratama

## 2.4 Prosedur Penelitian
2.4.1  Pembuatan Karbon Aktif Tempurung Kelapa Sawit (KATKS)
Persiapan bahan  tempurung  kelapa  sawit  5-16  mesh  yang  pirolisis menjadi  karbon  aktif  tempurung kelapa sawit (KATKS) berukuran 20-45 mesh menggunakan furnace, suhu 820°C, aliran nitrogen 100 mL/menit dengan aktivasi menggunakan steam 600°C sampai 820°C (Suhirman, 2020).
2.4.2  Pembuatan Karbon Aktif Tempurung Kelapa Sawit dikenai H 2 O 2 (KATKS- H 2 O 2 ) Pembuatan  karbon  aktif  tempurung  kelapa  sawit  yang  dikenai  pra-treatment  dengan  H 2 O 2 (KATKS-H 2 O 2 )  dilakukan  dengan  cara  KATKS  berukuran  20-45  mesh  dicampurkan  dengan  H 2 O 2 konsentrasi 15% perbandingan 1:10 pada suhu 70°C selama 2 jam dan pengadukan pada 60 putaran setiap menit (Suhirman, 2020).

## 2.4.3   Pembuatan Nano-confinement KMnO
4 Pembuatan  partikel nano-confinement KMnO 4 dilakukan  dengan  cara  (KATKS-H 2 O 2 )  setelah divakum  pada  suhu  110°C  selama  30  menit  dalam  buret  diteteskan  secara  perlahan-lahan  padatan KMnO 4 yang  dilarutkan  di  dalam  aquabides  pada  suhu  60°C.  Labu  leher  digoyangkan  agar  larutan KMnO 4 membasahi  permukaan  karbon  aktif  tempurung  kelapa  sawit  secara  merata.  Karbon  aktif tempurung kelapa sawit didiamkan selama 5 jam dalam buret pada kondisi vakum (Suhirman, 2020).
2.4.4 Oksidasi Gas H 2 S dalam Reaktor Biogas dengan Nano-confinement KMnO 4 Oksidasi  Biogas  dilakukan  dengan  cara nano-confinement KMnO 4 sebanyak  4  gram dimasukkan  ke  dalam  reaktor  unggun  tetap.  Biogas  dialirkan  dari  reservoar  tank  ke  dalam  reaktor. Mengatur flow meter biogas menuju ke dalam reaktor unggun tetap. Membaca gas keluaran dari reaktor unggun tetap menggunakan gas analizer yang bisa merekam data gas H 2 S, CO 2 dan metana. Pembacaan terus dilakukan sampai akhirnya konsentrasi gas H 2 S kembali stabil seperti semula pada saat sebelum dimasukkan nano-confinement KMnO 4 .  Melakukan percobaan dengan variasi suhu 30°C, 40°C, 50°C dalam reaktor unggun tetap aliran tangki 1. Terakhir variasi massa nano-confinement KMnO 4 yaitu 4 gram, 4,5 gram, 5 gram dalam reaktor unggun tetap aliran tangki 2.

## 2.5 Rangkaian Alat
Gambar 1. Rangkaian alat oksidasi gas H 2 S di dalam reaktor unggun tetap
Keterangan: 1) Tabung gas H 2 S; 2) Tabung Biogas; 3) Flow meter gas; 4) Gas buangan ke lingkungan; 5) Reaktor unggun tetap berisi 20%KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 ; 6) Gas buangan ke lingkungan

## 3. Hasil dan Pembahasan
Biogas merupakan sumber energi terbaru yang berpotensi menggantikan energi fosil. Secara umum  kandungan  gas  H 2 S  sebagai  gas  kontaminan  dalam  biogas  belum  pernah  dihilangkan menggunakan bahan sumber nano-confinement KMnO 4 . Penghilangan gas H 2 S dalam biogas dilakukan dengan  cara  adsorpsi  menggunakan  material  karbon  tempurung  kelapa  namun  cenderung  kurang optimal dan menggunakan cairan KMnO 4 cenderung menghasilkan limbah cair sehingga tidak ramah lingkungan (Ariyanto, Kurniasari, et al., 2019).
Penelitian yang dilakukan oleh Suhirman dan kawan-kawan pada tahun 2020 bahwa gas H 2 S dapat dikurangi  dengan cara  oksidasi  menggunakan nano-confinement KMnO 4 (partikel  KMnO 4 di impregnasikan  ke  dalam  karbon  aktif  tempurung  kelapa  sawit  yang  dikenai  pra-perlakuan  oksidasi dengan cairan H 2 O 2 ). Penelitian tersebut dilakukan dalam reaktor batch dengan cara memvariasikan massa KMnO 4 yang diembankan 5, 10 dan 20% selama 120 menit yang mampu menurunkan gas H 2 S
secara berturut-turut 53,74%; 66,77% dan 98,07%. Sehingga yang terbaik adalah nano-confinement yang mengemban 25% KMnO 4 atau 20% KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 -120
Dalam  variasi  penelitian  lainnya  Suhirman  dan  kawan  kawan  pada  tahun  2020  mengatur kondisi temperatur dalam suhu 30°C, 40°C, dan 50°C untuk menentukan kinetika reaksi. Adapun dari hasil penelitian tersebut koefisien tumbukan 0,064 (s -1 ), koefisien energi aktivasi (ER/R) 270,67°K serta nilai yaitu:
(3.1)
3.1 Nano-Confinement KMnO 4 Terbaik (20% KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 -120)
Berdasarkan  penelitian  Suhirman  dan  kawan-kawan  tahun  2020  menunjukkan  data  bahwa nano-confinement KMnO 4 terbaik  dihasilkan  dengan  mengembankan  20%  berat/berat  partikel  nano KMnO 4 pada permukaan material karbon aktif tempurung kelapa sawit yang sebelumnya telah dikenai pra-perlakuan  oksidasi  dengan  menggunakan  H 2 O 2 selama  120  menit  yang  dinamai  20%  KMnO 4 - KATKS- H 2 O 2 -120.
Penentuan pra-perlakuan oksidasi tidak hanya dilakukan dengan menggunakan H 2 O 2 melainkan memvariasikan  dengan  metode  ozon  basah  dan  ozon  kering.  Metode  menggunakan  ozon  basah  dan ozon kering dari variasi masing-masing terbaik masih lebih rendah dalam mengoksidasi gas hidrogen sulfida jika dibandingkan menggunakan H 2 O 2 yaitu hanya mampu menurunkan hidrogen sulfida sebesar 98,44% dan 83,44% (Suhirman et al., 2021). Dibandingkan dengan penelitian Paria 2017 menunjukkan bahwa treatment dengan  ozon  memiliki  dampak  terhadap  kerusakan  struktur  partikel  dengan  waktu oksidasi terlalu lama yang mengakibatkan daya oksidasi gas H 2 S menurun. Adapun  secara  visual,  karakter,  dan  pembuktian  bahwa  20%  KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 -120 memiliki potensi dalam mengoksidasi gas H 2 S dapat ditampilkan pada Gambar 2. yang menjelaskan bahwa partikel KMnO 4 sebesar  20%  memang  tinggal  di dalam  karbon  aktif  tempurung  kelapa  sawit berdasarkan visual SEM Maping EDX. Disamping itu massa KMnO 4 yang diimpregnasikan ke dalam karbon  aktif  tempurung  kelapa  sawit  98%  teremban  sedangkan  2%  hilang  yang  ada  kecenderungan tertinggal diluar permukaan karbon.
Gambar 2. Distribusi KMnO 4 pada permukaan karbon aktif tempurung kelapa sawit pra-perlakuan oksidasi dengan H 2 O 2 konsentrasi massa (Keterangan unsur K;Mn;O disimbolkan warna merah; hijau ;biru)
3.2
Oksidasi  H 2 S  dalam  Reaktor  Unggun  Tetap  Menggunakan  Nano-Confinement  KMnO 4 pada Suhu Tidak Dikontrol
Setelah memperoleh metode terbaik yaitu material 20% KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 -120 yang telah diaplikasikan dalam reaktor batch selanjutnya dilakukan dalam reaktor unggun tetap.  Dalam reaktor unggun tetap  dimasukkan  sebanyak  4  gram  partikel nano-confinement (20%  KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 - 120) dengan aliran gas H 2 S berkonsentrasi 110,7 ppm v/v sebesar 8,566 ml/menit atau 1 mg gas H 2 S /menit mengalir secara kontinyu. Sesuai penelitian yang telah dilakukan oleh Goldnik and Turek pada tahun 2016 bahwa 15-20% KMnO 4 masih mampu diembankan ke dalam material berpori (Alumina).
T s k ) °K 67 , 270 ( exp ) ( 064 , 0 1 − = −
Apabila jumlah massa KMnO 4 terlalu sedikit maka material berpori masih memiliki luas area yang tidak terisi dan massa terlalu banyak maka permukaan material berpori sudah jenuh.
Gambar 3. Penghilangan kontaminan gas H 2 S dalam biogas dengan 4 gram 20% KMnO 4 -KATKS- H 2 O 2 -120 dalam reaktor unggun tetap (flow 8,566 ml/menit dan konsentrasi 110,7 ppm v/v gas H 2 S) suhu tidak dikontrol
Seperti ditampilkan pada Gambar 3. bahwa nano-confinement KMnO 4 mengoksidasi gas H 2 S di  dalam  reaktor  unggun  tetap  pada  suhu  tidak  dikontrol.  Gas  H 2 S  yang  pada  awalnya  memiliki konsentrasi  110,07  ppm  v/v  kemudian  teroksidasi  konsentrasinya  mengalami  penurunan  secara signifikan menjadi 1,699 ppm v/v (98,48% menghilangkan H 2 S) selama waktu 15 menit selama belum jenuh. Pada waktu 45 menit berikutnya sampai waktu 60 menit konsentrasi gas H 2 S cenderung stabil yaitu  107,37  ppm  v/v  hal  ini  menunjukkan  karena  sudah  jenuh  sehingga  kemampuan  mengoksidasi menurun.
3.3 Oksidasi  H 2 S  dalam  Reaktor  Unggun  Tetap  Menggunakan Nano-Confinement KMnO 4 pada Beberapa Suhu
Tahapan penelitian selanjutnya yaitu memvariasikan suhu 30°C, 40°C dan 50°C dalam reaktor unggun tetap selama 3 jam percobaan oksidasi gas H 2 S dengan material 20% KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 - 120.  Material  partikel  20%  KMnO 4 -KATKS-H 2 O 2 -120  mampu  menurunkan  gas  H 2 S  pada  semua variasi  suhu.  Pada  suhu  30°C,  40°C  dan  50°C  secara  berturut-turut  penurunan  gas  H 2 S  mula-mula kontak dengan nano-confinement KMnO 4 yaitu 98,7%; 98,45% dan 98,36%. Pada suhu semakin tinggi maka penurunan mula-mula kandungan H 2 S yang signifikan semakin lama dikarenakan tumbukan antar partikel gas H 2 S dan nano partikel KMnO 4 semakin tinggi. Semakin tinggi suhu maka gas H 2 S semakin rendah, sedangkan pada suhu 30°C gas H 2 S sudah meningkat seperti pada Gambar 3.4.
0 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 20% KMnO 4 /KATKS_H 2 O 2 K o n sen tr as i g as H 2 S (pp m v/ v ) Waktu (menit)
Gambar 4. Penghilangan kontaminan gas H 2 S dalam biogas dengan 6 gram 20% KMnO 4 -KATKS- H 2 O 2 -120 dalam reaktor unggun tetap (flow 8,566 ml/menit dan konsentrasi 110,7 ppm v/v gas H2S) pada beberapa temperatur
Fenomena oksidasi dalam reaktor unggun tetap memiliki konstanta laju reaksi antara gas H 2 S dengan nano-confinement KMnO 4 pada kondisi operasi suhu oksidasi 30, 40, dan 50°C secara berturut- turut yaitu 0,0263, 0,0268 dan 0,0278 s -1 .
Goldnik  dan  Turek  (2016)  menghasilkan  konstanta  laju  reaksi  antara  gas  H 2 S  dan nano- confinement KMnO 4 pada suhu 30°C cenderung sama namun lebih rendah yaitu 0,021 s -1 . Hal tersebut dikarenakan partikel KMnO 4 diembankan ke dalam alumina dengan tidak memperhatikan bagaimana partikel KMnO 4 tersebut dapat terdispersi merata.
3.4 Oksidasi  H 2 S  dalam  Reaktor  Biogas  Unggun  Tetap  Menggunakan  Nano-Confinement KMnO 4 pada Beberapa Suhu
Setelah  diaplikasikan  secara  kontinyu  dalam  reaktor  unggun  tetap  di  laboratroium menggunakan  campuran  H 2 S  berkonsentrasi  110,07  ppm  v/v  dalam  nitrogen.  Tahap  selanjutnya diaplikasikan secara nyata pada pembangkit listrik tenaga biogas berbahan limbah buah di pasar Gemah Ripah. Tentu secara teori akan berbeda karena pada plant biogas terdapat gas kontaminan seperti CO 2 , CO, O 2 , N 2 dan tentunya gas H 2 S. Penelitian  oksidasi  gas  H 2 S  menggunakan nano-confinement yang  mengembankan  partikel KMnO 4 ke dalam partikel alumina dalam kondisi batch dan kontinyu pernah dilakukkan dengan hasil yang sama yaitu mampu menurunkan 60% gas H 2 S dengan catatan konsentrasi gas H 2 S dan impurities yang masuk ke dalam reaktor adalah stabil (Jin et al., 2018).
Gambar 5. Penghilangan kontaminan gas H 2 S dalam biogas dengan 4 gram 20% KMnO 4 -KATKS- H 2 O 2 -120 dalam reaktor unggun tetap (flow 50 ml/menit dan konsentrasi 20 ppm v/v gas H 2 S) suhu tidak dikontrol
Seperti  disajikan  pada  Gambar  5.  bahwa  biogas  yang  mengandung  20  ppm  v/v  gas  H 2 S mengalir  dengan  laju  alir  50  ml/menit.  Pada  awal  kontak  gas  H 2 S  yang  awalnya  20  ppm  menurun menjadi 6 ppm artinya mampu menghilangkan sampai 70%. Setelah 2 menit kecenderungan konsentrasi gas  H 2 S  kembali  menjadi  20  ppm  hal  tersebut  karena  partikel  KMnO 4 mengalami  kondisi  jenuh sehingga tidak mampu mengoksidasi.
Belum ada peneliti lain yang melakukan secara kontinyu dalam reaktor unggun tetap.  Dalam reaktor batch berisi campuran gas H 2 S dan nitrogen mampu menurunkan hingga 98.07% (Suhirman et al.,  2021).  Terdapat  perbedaan  persen removal gas  H 2 S  diakibatkan  dalam  biogas  terdapat  gas
impurities  lain  seperti  karbon  dioksida  (Wang  et  al.,  2019).  Karbon  dioksida  dapat  diadsorpsi  oleh karbon aktif tempurung kelapa sawit hingga 80% (Hashim Khader et al., 2021).
Faktor  berikutnya  adalah  laju  alir  yang  mengalir  akan  mempengaruhi  kemampuan nano- confinement KMnO 4 dalam  mengoksidasi  gas  H 2 S  pada  biogas.    Penelitian  di  laboratorium  dalam reaktor unggun tetap memiliki laju alir 8,566 ml gas H 2 S+N 2 /menit. Sedangkan di plant biogas memiliki laju alir 50 ml H 2 S dalam biogas/menit.  Maka perlu adanya perbandingan dengan jumlah massa nano- confinement KMnO 4 .
3.5 Oksidasi  H 2 S  dalam  Reaktor  Biogas  Unggun  Tetap  Menggunakan  Variasi  Nano- confinement KMnO 4
Secara teori dengan laju alir 1 mg H 2 S/menit yang kontak dengan 4 mg nano-confinement pada mula-mula reaksi sudah mampu menurunkan hingga 98,07%. Namun karena ada beberapa faktor seperti tekanan laju  alir  yang  berpotensi  menurunkan  efektivitas oksidasi  karena  material nano-confinement ikut terbawa aliran dan adanya gas pengotor lain yang ikut teroksidasi maka perlu ditambahkan massa nano-confinement .
Dalam  percobaan  ini  variasi  yang  digunakan  4  mg,  4,5  mg  dan  5  mg  yang  menghasilkan penurunan gas H 2 S pada mula-mula adalah 70%, 85%, dan 90%. Seperti ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Penghilangan kontaminan gas H 2 S dalam biogas dengan variasi massa 20% KMnO 4 - KATKS-H 2 O 2 -120 dalam reaktor unggun tetap (flow 50 ml/menit dan konsentrasi 20 ppm v/v gas H2S) suhu tidak dikontrol.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa nano-confinement KMnO 4 (20%  KMnO 4 - KATKS- H 2 O 2 -120) dapat diaplikasikan untuk menurunkan kadar gas H 2 S dalam biogas menggunakan reaktor unggun tetap secara kontinyu.  Gas H 2 S di dalam reaktor unggun tetap dengan temperatur tidak dikontrol,  30°C,  40°C,  dan  50°C  konsentrasinya  menurun  secara  berturut-turut  98,48%,  98,7%, 98,45%  dan  98,36%.  Gas  H 2 S  yang  konsentrasinya  20  ppm  dalam  reaktor  biogas  unggun  tetap mengalami penurunan dengan variasi 4 gram, 4,5 gram dan 5 gram secara berturut-turut yaitu 70%, 85% dan 90%.

## Daftar Pustaka
Ariyanto, T., Kurniasari, M., Laksmana, W. T., Rochmadi, & Prasetyo, I. (2019). Pore size control of polymer-derived carbon adsorbent and its application for dye removal. International Journal of Environmental Science and Technology , 16 (8), 4631–4636. https://doi.org/10.1007/s13762-018- 2166-0
Ariyanto,  T.,  Sarwendah,  R.  A.  G.,  Amimmal,  Y.  M.  N.,  Laksmana,  W.  T.,  &  Prasetyo,  I.  (2019). Modifying nanoporous carbon through hydrogen peroxide oxidation for removal of metronidazole antibiotics from simulated wastewater. Processes , 7 (11). https://doi.org/10.3390/pr7110835
Cao, Y., Zheng, X., Du, Z., Shen, L., Zheng, Y., Au, C., & Jiang, L. (2019). Low-Temperature H2S Removal  from  Gas  Streams  over  γ-FeOOH,  γ-Fe2O3,  and  α-Fe2O3:  Effects  of  the  Hydroxyl Group,  Defect,  and  Specific  Surface  Area. Industrial  and  Engineering  Chemistry  Research ,
58 (42), 19353–19360. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b03430
De  Crisci,  A.  G.,  Moniri,  A.,  &  Xu,  Y.  (2019).  Hydrogen  from  hydrogen  sulfide:  towards  a  more sustainable hydrogen economy. In International Journal of Hydrogen Energy (Vol. 44, Issue 3, pp. 1299–1327). Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.10.035
Deng, Y., Vellingiri, K., Kim, K. H., Boukhvalov, D. W., & Philip, L. (2018). Activation strategies of metal-organic frameworks for the sorption of reduced sulfur compounds. Chemical Engineering Journal , 350 , 747–756. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.06.006
Hashim Khader, E., Jassim Mohammed, T., Mirghaffari, N., & Dawood Salman, ali. (2021). Removal of Organic Pollutantsfrom Produced Water by Batch Adsorption Treatment . https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-214883/v1
Hernando,  A.,  Ariyanto,  T.,  &  Prasetyo  Imam.  (2019).  Preserving  Climacteric  Fruits  by  Ripening Hormone  Oxidation  using  nano-KMnO4  Confined within  Nanoporous Carbon. AJChE , 19 (1), 54–65.
Jin, X., Wu,  X., Zhang, Z.,  Huang,  Z.,  Liu, Y.,  Fang,  M.,  &  Min,  X. (2018).  Preparation  of carbon- coated Fe3O4 porous particles and their adsorption properties of iron (III) ion. Water Science and Technology: Water Supply , 18 (1), 306–317. https://doi.org/10.2166/ws.2017.082
San-Valero, P., Penya-roja, J. M., Javier Álvarez-Hornos, F., Buitrón, G., Gabaldón, C., & Quijano, G. (2019). Fully aerobic bioscrubber for the desulfurization of H2S-rich biogas. Fuel , 241 , 884–891. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.12.098
Suhirman.  (2020). Menentukan  Pengaruh  Kapasitas,  Waktu  Tinggal,  jumlah  Material  Anode  Dari Material  Elektro Kimia  Coagulant  Dan  Elektro Adjust  pH  Pada  Study  Pengaplikasian  Di  Alat Clarifier Untuk Pengolahan Air Bersih . Universitas Gadjah Mada.
Suhirman, S., Ariyanto, T., & Prasetyo Imam. (2021). Preparation of Potasium Permanganate Confined in Porous Carbon Synthesized from Palm Kernel Shell and its Application for Hydrogen Sulfide Removal. Trans Tech Publications Ltd, Switzerland .
Wang, Y., Wang,  Z.,  Pan,  J., &  Liu, Y.  (2019).  Removal  of  gaseous hydrogen  sulfide  using  Fenton reagent in a spraying reactor. Fuel , 239 , 70–75. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.10.143
Watanabe,  T.,  &  Sholl,  D.  S.  (2020).  Molecular  chemisorption  on  open  metal  sites  in  Cu3 (benzenetricarboxylate)  2:  A  spatially  periodic  density  functional  theory  study. Journal  of Chemical Physics , 133 (9). https://doi.org/10.1063/1.3479041
Zheng, X. X., Shen, L. J., Chen, X. P., Zheng, X. H., Au, C. T., & Jiang, L. L. (2018). Amino-Modified Fe-Terephthalate Metal-Organic Framework as an Efficient Catalyst for the Selective Oxidation of H2S. Inorganic Chemistry , 57 (16), 10081–10089. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b01232
Zheng, X., Zhang, L., Fan, Z., Cao, Y., Shen, L., Au, C., & Jiang, L. (2019). Enhanced catalytic activity over MIL-100(Fe) with coordinatively unsaturated Fe2+/Fe3+ sites for selective oxidation of H2S to sulfur. Chemical Engineering Journal , 374 , 793–801. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.228

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  kepada  team  karbon  di  laboratorium  Polimer  UGM yang  telah  mendukung  serta  team yang ada di plant Biogas pasar Gemah Ripah Yogyakarta. Kepada pabrik minyak kelapa sawit dengan perjanjian (PRJ-65/DPKS/2018). Kepada kantor K3 Surabaya yang membantu proses analisa gas H 2 S.